Buenos Aires (AT) – Un equipo de investigadores del Laboratorios Federales Suizos de Ciencia y Tecnología de Materiales (Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt – Empa) en Suiza logró desarrollar por primera vez una tecnología que permite imprimir músculos artificiales suaves y elásticos mediante impresoras 3D. El avance, que combina ciencia de materiales, bioingeniería y manufactura avanzada, podría tener aplicaciones en medicina, robótica, maquinaria e incluso en el desarrollo de prótesis altamente funcionales.
El desarrollo está basado en los llamados actuadores dieléctricos elásticos (DEA), una tecnología que permite simular el movimiento de los músculos reales. A diferencia de los actuadores convencionales —componentes mecánicos duros que transforman impulsos eléctricos en movimiento—, los DEA están fabricados con materiales blandos que se contraen y relajan en respuesta a una señal eléctrica.
Tecnología blanda para un movimiento natural
El corazón de estos músculos artificiales consiste en dos materiales distintos a base de silicona: uno conductor y otro dieléctrico, es decir, no conductor. Estos materiales se intercalan en capas finas, una disposición que, según explicó el investigador Patrick Danner, “se parece a entrelazar los dedos de las manos”.
Cuando se aplica una tensión eléctrica sobre los electrodos, el material se contrae como lo haría un músculo real. Al cortar la corriente, recupera su forma original. La clave, según Danner, es lograr que ambos materiales, a pesar de sus diferencias en propiedades eléctricas, se comporten de manera similar durante el proceso de impresión 3D, algo que no es sencillo.
“Los materiales deben ser lo suficientemente líquidos para ser extruidos por la boquilla de la impresora, pero también viscosos para mantener la forma impresa. Son propiedades contradictorias y muy difíciles de equilibrar”, explicó el científico.
Colaboración entre laboratorios: precisión suiza
Para resolver este desafío, el equipo de Empa colaboró con especialistas de la ETH Zürich, específicamente con los investigadores Tazio Pleij y Jan Vermant. Juntos, desarrollaron una boquilla de impresión especial que permite aplicar las dos “tintas” —una para cada material— de forma precisa y simultánea. Esta solución permitió crear actuadores blandos funcionales, con geometrías complejas y propiedades mecánicas estables.
El trabajo forma parte del proyecto Manufhaptics, una iniciativa estratégica dentro del área de Manufactura Avanzada del dominio ETH, que tiene como objetivo principal desarrollar un guante háptico: un dispositivo que permita “sentir” objetos dentro de mundos virtuales mediante la simulación realista del tacto.
Aplicaciones más allá de la realidad virtual
Más allá de la realidad aumentada, las posibilidades de esta nueva generación de actuadores blandos son amplias. Según Dorina Opris, directora del grupo de investigación de Materiales Poliméricos Funcionales, estos componentes tienen el potencial de reemplazar mecanismos actuales en automóviles, maquinaria industrial y sistemas robóticos. Su principal ventaja: son silenciosos, livianos, moldeables y ahora, gracias a la impresión 3D, más fáciles de fabricar en formas personalizadas.
El equipo de Opris y Danner también trabaja en el desarrollo de fibras elásticas largas, impresas con esta misma tecnología. “Si logramos reducir un poco más su grosor, podríamos acercarnos bastante al comportamiento de las fibras musculares reales”, anticipó Opris. El objetivo de largo plazo es ambicioso: imprimir tejidos funcionales e incluso órganos completos. “Tal vez algún día podamos imprimir un corazón”, dijo. Aunque reconoció que aún falta mucho para alcanzar esa meta, los primeros pasos ya están en marcha.
Materiales que responden, procesos que evolucionan
Una de las claves de este avance reside en el desarrollo de los nuevos materiales. Las “tintas” diseñadas por Empa deben cumplir con requisitos muy exigentes: no mezclarse entre sí durante la impresión, mantener la integridad estructural una vez secas y reaccionar de manera sensible ante impulsos eléctricos.
Este enfoque abre la puerta a nuevos modelos de manufactura personalizada y eficiente, tanto en escala pequeña como industrial. Además, permite diseñar dispositivos con un alto grado de biomimetismo, es decir, que imiten con precisión procesos biológicos como la contracción muscular.
Un campo en expansión
En el ámbito médico, esta tecnología podría aplicarse en prótesis más naturales, ayudas para la movilidad o incluso en la reparación de tejidos dañados. En la industria automotriz, los actuadores blandos podrían integrarse en mecanismos que requieran precisión sin ruido. Y en robótica, permitirían movimientos más suaves y adaptativos, especialmente útiles en tareas de asistencia o interacción con humanos.
Aunque todavía se trata de una innovación en etapa experimental, su desarrollo marca un punto de inflexión en el campo de los materiales inteligentes. La impresión 3D, en este contexto, no solo facilita la producción sino que habilita nuevas formas de concebir cómo se construyen los componentes del futuro.
Como señaló Patrick Danner: “Optimizar una propiedad cambia otras tres, generalmente para peor. Pero ahora logramos equilibrarlas. Eso ya es un músculo en sí mismo”.
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